Nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển mô hình bàn tay robot công nghiệp từ xa

LỜI MỞ ĐẦU Khóa luận tốt nghiệp yếu tố quan trọng phát triển tổng hợp kiến thức, kinh nghiệm sinh viên suốt quãng thời gian học tập giảng đƣờng đại học Nhiệm vụ sinh viên nghiên cứu, thiết kế chế tạo điều khiển bàn tay robot công nghiệp từ xa đồng thời phát triển cải tiến công dụng cách vận hành cho tối ƣu phù hợp với nhu cầu thực tế Robot cơng nghiệp giữ vị trí chủ chốt nhiều ngành sản xuất tự động hóa nhƣ chế tạo tơ, chế tạo máy, điện – điện tử, chế tạo hóa chất v.v Trong nhà máy sản xuất, robot thƣờng đƣợc xếp thành hay nhiều dây chuyền có chức làm việc điều kiện khác hƣớng đến mục đích gia tăng suất lao động, có độ xác cao giảm đƣợc lƣợng nhân công định Sự tiến khoa học kỹ thuật lĩnh vực điện – điện tử, tin học năm gần đƣợc ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác Đặc biệt lĩnh vực điều khiển tự động, nhiều robot công nghiệp với điều khiển chúng đời ngày đại hƣớng đến cho ngƣời tiện lợi ngày rẻ Trên giới lĩnh vực đƣợc nghiên cứu, chế tạo ngày phát triển nhƣng nƣớc ta cịn hạn chế, chƣa ứng dụng đƣợc vào sản xuất cách khoa học Chính lẽ sinh viên thực đề tài khóa luận “Nghiên cứu, thiết kế điều khiển mơ hình bàn tay robot công nghiệp từ xa” Mặt khác, thực đề tài giúp sinh viên củng cố kiến thức học robot cơng nghiệp tự động hóa có ích cho công việc học tập sau Đề tài khóa luận sinh viên đƣợc chia thành bốn chƣơng đƣợc hình thành nên cách sử dụng hai phƣơng pháp nghiên cứu nghiên cứu, tổng hợp lý thuyết chế tạo thực nghiệm Sinh viên xin chân thành cảm ơn thầy cô, đặc biệt ThS.Đinh Hải Lĩnh KS Nguyễn Thành Trung hƣớng dẫn tận tình truyền đạt nhiều kiến thức, kinh nghiệm quý báu vi điều khiển Arduino, với hỗ trợ tiến hành thiết kế khí bàn tay robot nhƣ mơ mơ hình bàn tay robot phần mềm Inventor Hà nội, ngày 08/05/2017 Sinh viên thực Lê Trường Sơn MỤC LỤC CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN BÀN TAY ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.1 Giới thiệu bàn tay robot công nghiệp 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.3 Vai trị tự động hóa robot công nghiệp 1.2 Tổng quan nghiên cứu ứng dụng robot nƣớc 1.2.1 Trên giới 1.2.2 Ở nước 1.3 Các yêu cầu kĩ thuật bàn tay robot 1.4 Cấu trúc mơ hình bàn tay robot CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ BỘ XỬ LÝ TÍN HIỆU BÀN TAY ROBOT CÔNG NGHIỆP 2.1 Tổng quan điều khiển 2.1.1 USB 2.1.2 Bộ nguồn 2.1.3 Input Output 2.1.4 Nút Reset 2.1.5 Chip Atmega328 2.2 Lập trình cho điều khiển 11 2.2.1 Lưu đồ giải thuật thuật toán mơ hình bàn tay robot 11 2.2.2 Lựa chọn phần mềm lập trình 12 2.2.2 Các bƣớc thực lập trình 13 CHƢƠNG 3: CHẾ TẠO MƠ HÌNH BÀN TAY ROBOT CƠNG NGHIỆP 20 3.1 Kí hiệu Denavit – Hartenberg (DH) 20 3.2 Phân tích, lựa chọn phƣơng án thiết kế 22 3.2.1 Cơ cấu bậc tự 22 3.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế ngón tay robot 23 3.3 Chọn động servo 26 3.4 Lựa chọn vật liệu tiến hành thiết kế, chế tạo 28 CHƢƠNG 4: CHẾ TẠO CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN BÀN TAY ROBOT 34 4.1 Thiết kế cấu điều khiển .34 4.2 Chế tạo cấu điều khiển 35 4.3 Ghép nối cấu điều khiển với mơ hình bàn tay robot 37 KẾT LUẬN 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ khối bàn tay robot Hình 2.1: Arduino Uno R3 Hình 2.2: Chip Atmega328 10 Hình 2.3: Lƣu đồ giải thuật điều khiển mơ hình bàn tay robot .11 Hình 2.4: Lƣu đồ thuật toán cách đọc liệu ADC 12 Hình 2.5: Giao diện Arduino IDE 13 Hình 2.6: Kết nối Arduino với máy tính .15 Hình 2.7: Tìm kiếm Device Manager cửa sổ Run 15 Hình 2.8: Giao diện Device Manager 16 Hình 2.9: Kiểm tra cổng kết nối Arduino 16 Hình 2.10: Vị trí phần mềm Arduino 17 Hình 2.11: Chọn loại mạch Aruino phần mềm 17 Hình 2.12: Chọn cổng làm việc cho Arduino 18 Hình 2.13: Cách xác nhận cổng làm việc phần mềm .18 Hình 2.14: Chọn cách nạp Chip 19 Hình 3.1: Kí hiệu Denavit – Hartenberg .21 Hình 3.2: Sáu bậc tự vật không gian 23 Hình 3.3: Mối ghép lề liên kết hai chi tiết 23 Hình 3.4: Mơ hình ngón tay robot 24 Hình 3.5: Phƣơng pháp thiết kế cấu ngón tay robot 26 Hình 3.6: Cấu tạo động servo 27 Hình 3.4: Nguyên vật liệu dùng cho chế tạo sản phẩm 28 Hình 3.5: Bản vẽ hình chiếu bàn tay robot 29 Hình 3.6: Mơ 3D bàn tay robot 30 Hình 3.7: Hình dạng ngón tay robot 31 Hình 3.8: Cơ cấu khí bàn tay robot 32 Hình 3.9: Lắp ráp động servos cho bàn tay robot 33 Hình 4.1: Bản vẽ ý tƣởng cấu găng tay 34 Hình 4.2: Biến trở trƣợt B20K 35 Hình 4.3: Thứ tự chân biến trở trƣợt B20K 35 Hình 4.4: Cơ cấu găng tay điều khiển 36 Hình 4.5: Ghép nối thiết bị 37 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật Arduino Uno R3 Bảng 3.1 Bảng thông số động học DH 24 Bảng 3.2 Kết đo lực kéo tiêu biểu 27 Bảng 3.3 Thông số MG90S TowerPro 28 CHƢƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN BÀN TAY ROBOT CÔNG NGHIỆP 1.1 Giới thiệu bàn tay robot công nghiệp 1.1.1 Giới thiệu chung Robot loại máy thực cơng việc cách tự động điều khiển máy tính vi mạch điện tử đƣợc lập trình Robot tác nhân khí nhân tạo ảo, thƣờng hệ thống khí - điện tử Với xuất chuyển động mình, robot gây cho ngƣời ta cảm giác có giác quan giống nhƣ ngƣời Từ “robot” đƣợc hiểu với hai nghĩa: robot khí phần mềm tự hoạt động + Robot khí: loại robot đƣợc ngƣời sử dụng công nghệ gia công vật liệu để chế tạo thành chi tiết sau lắp ráp theo cấu truyền động để robot thực công việc định dƣới trợ giúp mạch điện tử lập trình + Phần mềm tự hoạt động chƣơng trình đƣợc tạo máy tính loại ngơn ngữ dựa phần mềm lập trình chúng tự thực đƣợc nhiều chức theo yêu cầu Robot công nghiệp lĩnh vực riêng robot cấu khí lập trình đƣợc thực đƣợc cơng việc có ich cách tự chủ động không cần giúp đỡ trực tiếp ngƣời, chúng tham gia vào hoạt động sản xuất để nâng cao suất lao động Robot công nghiệp thiết bị vạn đƣợc tự động hóa theo chƣơng trình lập trình lại để đáp ứng cách linh hoạt khéo léo nhiệm vụ khác Thông thƣờng robot công nghiệp đƣợc xếp thành cụm, dây chuyền nhằm tối ƣu hiệu làm việc 1.1.2 Bàn tay robot Nghiên cứu, chế tạo bàn tay robot thực đƣợc chức nhƣ bàn tay ngƣời lĩnh vực nghiên cứu giới đạt đƣợc số thành tựu định nhƣng tất hƣớng mục tiêu chung hỗ trợ ngƣời cách hiệu mặt đời sống sinh hoạt tối ƣu tự động hóa sản xuất Cấu trúc bàn tay robot gồm phần: tay máy, hệ thống điều khiển cấu chấp hành Tay máy: cấu khí gồm khớp hình thành nên ngón tay tạo chuyển động bàn tay cố định Hệ thống điều khiển: gồm linh kiện điện tử cảm biến có chức nhận biết trạng thái thân cấu robot mơi trƣờng để từ tạo tín hiệu đƣa vi xử lý phân tích Cơ cấu chấp hành: tạo chuyển động cho khâu khớp ngón tay Nguồn động lực cấu chấp hành động loại: điện, thủy lực, khí nén kết hợp chúng 1.1.3 Vai trị tự động hóa robot cơng nghiệp Tự động hóa điều khiển tự động việc sử dụng nhiều hệ thống điều khiển cho thiết bị hoạt động công việc nhƣ: xử lý dây chuyền nhà máy, thiết bị xử lý nhiệt, chuyển mạch hệ thống thơng tin, quỹ đạo hành trình phƣơng tiện giao thông ứng dụng khác mà can thiệp ngƣời tới trình Một số quy trình đƣợc hồn tồn tự động Tự động hóa q trình sản xuất cho phép giảm giá thành nâng cao suất lao động Trong thời đại, trình sản xuất ln đƣợc điều khiển theo quy luật kinh tế Có thể nói giá thành yếu tố quan trọng xác định nhu cầu phát triển tự động hóa Khơng sản phẩm cạnh tranh đƣợc đƣợc bán với giá thành cao sản phẩn loại khác Chính bối cảnh kinh tế việc tìm kiếm phƣơng pháp sản xuất tối ƣu để giả giá thành sản phẩm nhƣng giữ đƣợc chất lƣợng ban đầu Mặt khác, nhằm nâng cao chất lƣợng sản phẩm làm tăng mức độ phức tạp q trình gia cơng Khối lƣợng cơng việc đơn giản cho phép trả lƣơng thấp giảm, lúc chi phí đào tạo cơng nhân đội ngũ phục vụ, giá thành thiết bị tăng lên Đây tốn khó nhƣng động lực mạnh kích thích phát triển tự động hóa Tự động hóa lĩnh vực robot cho trình sản xuất cho phép thực chuyên mơn hóa hốn đổi sản xuất, lúc cho phép đáp ứng tính cạnh tranh điều kiện sản xuất Đối với sản phẩm phức tạp nhƣ ô tô, máy bay, tàu biển v.v sản phẩm có kích thƣớc trọng lƣợng lớn cần có độ xác thời gian sản xuất kéo dài cần có dây truyền sản xuất tự động nhƣ hoạt động với suất cao bền bỉ Vì dây chuyền robot cơng nghiệp sản xuất tự động đời cần thiết từ chế tạo đƣợc nhiều sản phẩm với thời gian nhanh, giá thành rẻ có chất lƣợng cao Trong tƣơng lai, tự động hóa tiếp tục phát triển ngành công nghiệp, nông nghiệp đặc biệt lĩnh vực dịch vụ giúp cho đời sống vật chất tinh thần ngƣời ngày phong phú 1.2 Tổng quan nghiên cứu ứng dụng robot nƣớc 1.2.1 Trên giới Robot ngành khoa học kỹ thuật giới Ý tƣởng việc chế tạo cỗ máy làm việc tự động có từ thời cổ đại nhƣng nghiên cứu chức khả ứng dụng robot có phát triển đáng kể từ kỉ 20 Một số cột mốc đáng ý lịch sử phát triển lĩnh vực robot đƣợc thể qua giai đoạn sau: Giai đoạn thời cổ đại: cần cầu Archimedes tiền thân cánh tay robot công nghiệp nhà máy đại (năm 213 trƣớc CN), robot đƣợc lập trình Hero xứ Alenxandria, robot hầu gái Philon xứ Byzantium tiền thân robot đại với hệ thống bình chứa, ống dẫn, ống dẫn khí cánh quạt gió Giai đoạn từ năm 320 trước CN đến năm 1900: danh họa Leonardo da Vinci dã phác thảo robot hình ngƣời (năm 1495) Trong khoảng từ năm 1700 đến năm 1900, số ngƣời máy đƣợc tạo Đáng ý có vịt khí tiếng đƣợc thực Jacques de Vaucanson vƣơn cổ, vỗ cánh chí nuốt thức ăn Giai đoạn từ năm 1913 đến năm 1941: nhà máy sản xuất xe Henry Ford lắp đặt thành cơng dây chuyền lắp ráp đai an tồn giới (năm 1913), kịch sách khoa học viễn tƣởng mô tả robot, số cơng cách mạng máy tính nổ (năm 1937) Giai đoạn từ năm 1950 đến năm 1989: phát triển khơng ngừng máy tính cấu robot với bó nhân tạo ngày phát triển hoàn thiện Năm 1989, quân đội Mỹ xây dựng thành công robot Manny 1989 – mẫu robot mơ tốt hình dáng ngƣời thời điểm nhƣng chƣa có trí thông minh nhân tạo Giai đoạn từ năm 1994 đến nay: gồm bƣớc đột phá chế tạo robot với trí thơng minh nhân tạo Năm 2000, Honda cho mắt ngƣời máy ASIMO hệ robot hình ngƣời đánh dấu bƣớc ngoặt phát triển trí tuệ nhân tạo cho robot Một số robot điển hình nhƣ REEM-A 2005, Robothespian 2005, HRP-3 Promet 2007, Dexter 2007, Aero-Blue 2008 ngày giống với ngƣời giúp ích cho ngƣời Xuyên suốt lịch sử, robot thƣờng đƣợc dùng để thực lại hành vi ngƣời, tự quản lý nhiệm vụ theo cách thức tƣơng tự Với tiến vƣợt bậc công nghệ điều khiến cảm biến, mẫu robot đại ngày phần lớn có khả di chuyển qua nhiều loại địa hình sử dụng số công cụ vốn đƣợc thiết kế cho ngƣời Ngày nay, robot lĩnh vực phát triển nhanh chóng, nhờ cơng nghệ phát triển liên tục, robot đƣợc chế tạo để phục vụ cho nhiều mục đích khác đƣợc sử dụng rộng rãi sản xuất, lắp ráp, đóng / mở gói, vận chuyển, thăm dị khơng gian nhƣ lịng đất, phẫu thuật, chế tạo vũ khí, nghiên cứu phịng thí nghiệm, dây chuyền sản xuất hàng loạt Nhiều robot thay ngƣời làm công việc độc hại nhƣ tháo ngịi nổ bom, mìn, phịng thí nghiệm hóa chất v.v Tiến đến tƣơng lai robot phát triển với chế xử lý trí tuệ vật lý (Physical Intelligence) Robot lĩnh vực Lâm Nghiệp: xác định đƣợc hành trình làm việc, nhận biết đƣợc vật thể xung quanh, thu phát tín hiệu có chức dị đƣờng, tránh vật cản v.v để ứng dụng tự động vận chuyển hàng hóa qua địa hình phức tạp, khơng phẳng, khu phân xƣởng chế biến gỗ, cánh đồng nơng trại v.v Nhƣ thấy robot đƣợc chế tạo sử dụng nhiều lĩnh vực nhƣ: môi trƣờng, quân sự, dịch vụ đặc biệt vào công – nông – lâm nghiệp Việc robot tự động ngày phát triển có độ xác ngày cao đƣa đƣợc giải pháp làm gia tăng suất lao động giảm đƣợc lƣợng nhân công tƣơng lai 1.2.2 Ở nước Cơng nghệ tự động hóa đƣợc gia nhập, ứng dụng Việt Nam bắt đầu vào khoảng năm gần ngày phát huy hiệu đạt đƣợc thành tựu định vào nhiều ngành cơng – nơng – lâm nghiệp Chính mà lĩnh vực robot ngày đƣợc đầu tƣ nhiều đạt đƣợc nhiều thành tựu định dây chuyền sản xuất công – nông – lâm nghiệp làm tăng suất lao động, tạo nhiều sản phẩm giảm đƣợc lƣợng nhân công làm việc Nhiều ngành, công ty, quan trang bị cấu robot sản xuất sinh hoạt nhƣ sở hữu phần mềm tƣơng thích nhƣ Altium, Orcad, Proteus v.v để xây dựng bo mạch lập trình cho robot hoạt động, phần mềm AutoCAD, Inventor, Catia, SolidWorks v.v dùng để thiết kế, chế tạo khí cho robot Nhìn chung, lĩnh vực robot đƣợc nghiên cứu ứng dụng Việt Nam đƣợc thực từ hội nhập với giới nay, nhƣng việc áp dụng nhƣ mong muốn đạt hiệu nƣớc chƣa tốt Theo nhƣ lời phát biểu PGS Nguyễn Bính hội nghị đại biểu cựu sinh viên ngành Tự động hóa – Đại học Bách khoa Hà Nội (ngày 17/9/2006): “Tự động hóa Việt Nam trƣớc thềm WTO nhƣ dịng sơng chuẩn bị chảy vào biển lớn Sẽ có nhiều hội cho nhƣng làm ăn, bị bão hịa chìm nghỉm” cho ta thấy thách thức ngành tự động hóa nhƣ gắn liền với lĩnh vực robot nhƣng hội không nhỏ để đƣa đất nƣớc phát triển tri thức lẫn kinh tế 1.3 Các yêu cầu kĩ thuật bàn tay robot  Yêu cầu chức năng: - Hệ thống điều khiển cấu chấp hành linh hoạt, mƣợt mà hoạt động - Hệ thống có khối nguồn đƣợc cung cấp ổn định để hoạt động khoảng thời gian cho phép Khi thay nguồn nạp lƣợng cho robot đảm bảo nhanh chóng dễ dàng - Có khả nâng cấp thêm chức mở rộng  Yêu cầu kỹ thuật: - Độ xác cao - Có khả chống nhiễu - Dễ dàng tự động hóa 1.4 Cấu trúc mơ hình bàn tay robot Với tiêu công nghệ kĩ thuật chức điều khiển nhƣ cấu bàn tay robot đƣợc tiến hành thiết kế đƣa sơ đồ khối chức cấu tạo chi tiết khối nhƣ mơ tả hình 1.1 dƣới gồm ba phần chính: Khối phát tín hiệu, khối trung tâm xử lý khối chấp hành Khối xử lý trung tâm (Arduino) Khối tạo tín hiệu Cơ cấu chấp hành Hình 1.1: Sơ đồ khối bàn tay robot Khối tín hiệu: bàn tay robot hoạt động đƣợc nhờ có tín hiệu đầu vào khối tín hiệu tạo Các tín hiệu đƣợc tạo vào vi điều khiển xử lý cho tín hiệu đƣợc xử lý đến cấu chấp hành Đối với đề tài sinh viên sử dụng biến trở để tạo tín hiệu Analog để điều khiển cấu chấp hành Khối tín hiệu bao gồm biến trở cấu khí điều khiển Khối xử lý trung tâm: khối điều khiển trung tâm có nhiệm vụ lấy tín hiệu từ khối cảm biến để có đƣợc trạng thái hệ thống xử lý liệu thu đƣợc từ đƣa tín hiệu điều khiển cho khối động Cơ cấu chấp hành: động có nhiệm vụ nhận lệnh từ khối xử lý trung tâm để hoạt động theo yêu cầu 1.5 Nguyên lý hoạt động mơ hình bàn tay robot Khối tạo tín hiệu (biến trở) tạo tín hiệu Analog cho khối xử lý trung tâm (Arduino) phân tích sau xuất tín hiệu đầu phù hợp cho khối cấu chấp hành (động servo) hoạt động theo mong muốn Nói cách khác ta cử động bàn tay cấu bàn tay robot thực giống nhƣ Nguồn nuôi khối xử lý trung tâm khối chấp hành đƣợc sử dụng riêng biệt có giá trị 2A/5V nhằm tạo hiệu suất làm việc cao cho toàn hệ thống Hình 3.6: Mơ 3D bàn tay robot Sau thiết kế chỉnh sửa xong ta tiến hành chế tạo lần lƣợt ngón tay bàn tay robot Hình 3.7 hình ảnh ngón tay robot đƣợc tạo Ngón tay đƣợc chế tạo theo với lý thuyết đƣợc đƣa cấu mà khớp chi tiết có bậc tự 30 A) Mặt sau ngón tay B) Mặt trƣớc ngón tay C) Mơ tả hoạt động ngón tay Hình 3.7: Hình dạng ngón tay robot Trải qua lần thử nghiệm sinh viên chế tạo ngón tay robot cho tối ƣu cho hệ từ ta đƣợc cấu bàn tay robot hồn chỉnh nhƣ hình 3.8 31 Hình 3.8: Cơ cấu khí bàn tay robot Cơng đoạn cuối để hồn thiện phần khí lắp động servos cho ngón tay robot nhƣ hình 3.9 Đối với cơng đoạn việc ghim chốt cố định để giữ dây kéo quan trong, chúng có ảnh hƣởng đến việc ngón tay robot có hoạt động nhƣ u cầu hay khơng 32 Hình 3.9: Lắp ráp động servos cho bàn tay robot Lƣu ý góc kéo động ứng với ngón tay khơng chọn góc dẫn tới việc động làm việc không hiệu quả, ma sát dây cấu máy lớn làm đứt làm tăng độ dãn dây kéo 33 CHƢƠNG CHẾ TẠO CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN BÀN TAY ROBOT 4.1 Thiết kế cấu điều khiển Để điều khiển đƣợc cấu bàn tay robot ta phải làm thiết bị điều khiển Ví dụ nhƣ làm hệ điều khiển kết nối với máy tính hay làm hệ thống nút bấm cần gạt để điều khiển động v.v Thơng thƣờng ta sử dụng tay để ấn nút kéo, đẩy cần gạt để điều khiển nhƣng đề tài sinh viên sử dụng bàn tay thành phần trực tiếp tham gia vào điều khiển cấu robot, thực động tác cấu robot mơ (bắt chƣớc) lại hành động Đây điểm cần phát triển thêm đề tài nghiên cứu Để thực đƣợc ý tƣởng, việc thiết kế găng tay điều khiển cần thiết Sinh viên vận dụng kiến thức đòn bẩy nhƣ đàn hồi học vật liệu dây dãn áp dụng vào biến trở để tạo cấu điều khiển động servo bàn tay y Dây dãn Biến trở trƣợt z x Chốt Hình 4.1: Bản vẽ ý tưởng cấu găng tay Theo nhƣ ý tƣởng vẽ Hình 3.15 ta di chuyển cấu XY (góc X, Y khơng vƣợt q 180°) kéo trƣợt biến trở làm thay đổi giá trị biến trở Z tùy thuộc vào độ dị chuyển cấu XY Dây dãn có nhiệm vụ kéo cấu XY trả vị trí ban đầu Biến trở trƣợt có nguyên lý giống nhƣ biến trở thông thƣơng, chúng khác cách thay đổi giá trị điện trở thay phải xoay núm điều chỉnh chúng di chuyển tịnh tiến, hay nói cách khác chuyển hóa chuyển động trịn xoay thƣờng thấy biến trở thành chuyển động tịnh tiến Sử dụng biến trở trƣợt giúp ích nhiều 34 việc thiết kế chế tạo bàn tay robot đơn giản hiệu Cấu tạo thứ tự chân biến trở trƣợt đƣợc mơ tả rõ hình 4.3 hình 4.4, ta sử dụng biến trở trƣợt B20K (Chân số 1, chân nguồn; chân số chân thay đổi giá trị điện trở) Hình 4.2: Biến trở trượt B20K 3 Hình 4.3: Thứ tự chân biến trở trượt B20K 4.2 Chế tạo cấu điều khiển Cơ cấu bao gồm chi tiết đƣợc lắp ráp với có tác dụng nhƣ đòn bẩy sử dụng để dịch chuyển đƣợc trƣợt nằm biến trở Đòn bẩy loại máy đơn giản đƣợc sử dụng nhiều đời sống để biến đổi lực tác dụng lên vật theo hƣớng có lợi cho ngƣời Đòn bẩy vật rắn đƣợc sử dụng với điểm tựa điểm quay để làm biến đổi lực tác dụng vật lên vật khác Ứng dụng vào đề tài khóa luận ta sử dụng điểm tựa ngón tay để biến đổi chuyển động quay cấu thành chuyển động tinh tiến, làm dịch chuyển trƣợt biến trở 35 Sử dụng vật liệu gỗ ép tƣơng tự nhƣ phần bàn tay robot với găng tay để tạo khung cấu điều khiển Hình 4.2 kết việc thực ý tƣởng, găng tay đƣợc thiết kế chế tạo phù hợp để điều khiển bàn tay robot Hình 4.4: Cơ cấu găng tay điều khiển 36 4.3 Ghép nối cấu điều khiển với mơ hình bàn tay robot Để cấu hoạt động đồng ta phải ghép nối phần khí găng tay điều khiển Sử dụng phần mềm Arduino để lập trình cho bàn tay robot (chƣơng trình điều khiển đƣợc viết phụ lục) Nguyên lý vận hành hệ thống cách đọc tín hiệu Analog thu cách thay đổi giá trị biến trở trƣợt nằm găng tay Hình 4.5: Ghép nối thiết bị 37 KẾT LUẬN Trải qua thời gian tìm hiểu nghiên cứu, xây dựng ý tƣởng bắt tay thi cơng Sinh viên hồn thành đề tài “Nghiên cứu, thiết kế điều khiển mơ hình bàn tay robot cơng nghiệp từ xa” Mơ hình đƣợc thiết kế chế tạo vật liệu gỗ ép, vận hành tảng điều khiển động servo cách sử dụng Arduino xử lý phân tích tín hiệu Analog biến trở tạo Mơ hình bàn tay robot co duỗi ngón tay theo cử động bàn tay ngƣời Mơ hình chế tạo thành cơng chạy thử nghiệm phịng thí nghiệm Kỹ thuật điện Tự động hóa khoa Cơ điện Cơng trình, kết mơ hình hoạt động theo tín hiệu điều khiển từ bàn tay ngƣời Tuy nhiên mơ hình cịn số mặt hạn chế hoạt động bàn tay cử động ngón cho kết tốt nhƣng chạy đồng thời nắm năm ngón tay lúc chƣa đạt hiệu tốt Phần dây kéo cịn bị dãn nở tính chất dây từ tác động trực tiếp đến cấu khí Biến trở có sai lệch dẫn đến việc điều khiển động servo chƣa nhƣ ý muốn việc chƣa thực đƣợc phƣơng pháp điều khiển khơng dây Trên sở mơ hình này,hƣớng phát triển mơ hình xây dựng hệ thống điều khiển phƣơng pháp điều khiển không dây robot cầm nắm vật cách dễ dàng Do giới hạn thời gian kinh phí thực hiện, đề tài khóa luận dừng lại việc làm mơ hình robot cơng suất nhỏ với tính hạn chế Sinh viên mong muốn đƣợc đầu tƣ nhiều để nâng cấp, làm cho sản phẩm thông minh hơn, phát triển đƣợc thêm nhiều tính cho bàn tay robot việc tăng thêm bậc tự cho robot điều khiển chúng thông qua hệ thống mạng internet/wifi 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Mạnh Tiến, Điều khiển robot công nghiệp, Trƣờng ĐH Bách Khoa Hà Nội, 2007 Bodo Heimann, Cơ điện tử, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2008 http://codientu.org/ http://www.instructables.com/ http://codientu.org/ http://arduino.cc/en/Main/Software PHỤ LỤC Chƣơng trình điều khiển mơ hình bàn tay robot #include Servo finger1, finger2, finger3, finger4, finger5; int servoPin1 = 5; int servoPin2 = 6; int servoPin3 = 9; int servoPin4 = 10; int servoPin5 = 3; int VARPin1 = A0; int VARPin2 = A1; int VARPin3 = A2; int VARPin4 = A3; int VARPin5 = A4; void setup() { finger1.attach(servoPin1); finger2.attach(servoPin2); finger3.attach(servoPin3); finger4.attach(servoPin4); finger5.attach(servoPin5); pinMode(servoPin1, OUTPUT); pinMode(servoPin2, OUTPUT); pinMode(servoPin3, OUTPUT); pinMode(servoPin4, OUTPUT); pinMode(servoPin5, OUTPUT); pinMode(VARPin1, INPUT); pinMode(VARPin2, INPUT); pinMode(VARPin3, INPUT); pinMode(VARPin4, INPUT); pinMode(VARPin5, INPUT); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: int VAR1 = analogRead(VARPin1); int VAR2 = analogRead(VARPin2); int VAR3 = analogRead(VARPin3); int VAR4 = analogRead(VARPin4); int VAR5 = analogRead(VARPin5); int pos1 = map(VAR1, 400, 700, 0, 180); pos1 = constrain(pos1, 0, 180); int pos2 = map(VAR2, 400, 700, 0, 180); pos2 = constrain(pos2, 0, 180); int pos3 = map(VAR3, 400, 700, 0, 180); pos3 = constrain(pos3, 0, 180); int pos4 = map(VAR4, 480, 640, 0, 180); pos4 = constrain(pos4, 0, 180); int pos5 = map(VAR5, 400, 700, 0, 180); pos5 = constrain(pos5, 0, 180); finger1.write(pos1); finger2.write(pos2); finger3.write(pos3); finger4.write(pos4); finger5.write(pos5); } PHỤ LỤC Một số hình ảnh thi cơng ... vẽ hình chiếu bàn tay robot 29 Hình 3.6: Mô 3D bàn tay robot Sau thiết kế chỉnh sửa xong ta tiến hành chế tạo lần lƣợt ngón tay bàn tay robot Hình 3.7 hình ảnh ngón tay robot đƣợc tạo Ngón tay. .. CHƢƠNG CHẾ TẠO CƠ CẤU ĐIỀU KHIỂN BÀN TAY ROBOT 4.1 Thiết kế cấu điều khiển Để điều khiển đƣợc cấu bàn tay robot ta phải làm thiết bị điều khiển Ví dụ nhƣ làm hệ điều khiển kết nối với máy tính... khiển Hình 4.2 kết việc thực ý tƣởng, găng tay đƣợc thiết kế chế tạo phù hợp để điều khiển bàn tay robot Hình 4.4: Cơ cấu găng tay điều khiển 36 4.3 Ghép nối cấu điều khiển với mơ hình bàn tay robot